【哈基柠的科普课】长文：详讲轮胎形变与滑移角

2025-9-10 09:27| 发布者: admin| 查看: 503| 评论: 14

摘要: 大家好呀，我是哈基柠。最近吧内经常讨论有关“轮胎”“胎耗”的相关话题，但大部分吧友对轮胎的理论知识并不了解，因此打算单开一长文详讲轮胎。本文围绕“轮胎形变”与“滑移角”两个话题展开。还会涉及到：轮胎的 ...

大家好呀，我是哈基柠。最近吧内经常讨论有关“轮胎”“胎耗”的相关话题，但大部分吧友对轮胎的理论知识并不了解，因此打算单开一长文详讲轮胎。
本文围绕“轮胎形变”与“滑移角”两个话题展开。还会涉及到：轮胎的抓地力上限、车手的轮胎管理以及浅谈阿隆索的“推头入弯法”。
（本人文科生，有关物理专业术语难免会出现差错，欢迎大家多多指正。本文为我个人多年来积累的赛车理论和见解，纯手打，求支持。）
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我们先从“轮胎”入手。谈及轮胎，我们必须要摆正轮胎的重要性：轮胎是整辆赛车最重要的部件——没有之一。它是赛车直接附着在路面上的一部分，对赛车的速度起最简单、最纯粹、最决定性的作用。一台搭载废掉的轮胎的奔驰W11，在赛道上的表现会远远不如搭载全新超软胎的索博C44。而车手的驾驶技术，相当程度上就是利用轮胎的技术。
PART1.轮胎形变
如我们所知，轮胎主体是由橡胶构成的。在一些时候，倍耐力也会在轮胎中添加各种金属丝来影响性能效果。但归根结底，轮胎和赛车的其他部位有本质上的不同：它是软体部件，会随着车身的动态无时无刻发生形变。
轮胎在赛道上的形变当然会对抓地力产生巨大的影响。轮胎的形变是有限度的，它不能和橡皮泥一样想拉多长拉多长，而是始终会有一个相对固定的形状。当我们向右转时，轮胎会受到一个向左的作用力。轮胎与地面接触的部分因地表抓地力、摩擦力等因素附着在地面上，于是产生一个向左的形变。相反，当我们向右转时，轮胎也会产生向左的形变。（如图1）

轮胎的形变是有限度的。当赛车在弯中的速度过快，打破了轮胎的形变极限，轮胎不能再耐受如此强大的横向力时，就会发生滑移，甚至会侧滑、spin。我们能得出结论：轮胎抓地力的上限，受限于轮胎形变的上限。＊牢森在排位赛中经常在入弯阶段诡异的spin，其原因就是入弯速度太快，没有很好的控制轮胎形变的程度。
那么，作为专业的赛车手，我们怎样增加轮胎形变的区间，进而更多的挖掘轮胎抓地力极限呢？
没错，如果我们在入弯前先朝反方向让轮胎向外侧形变，随后入弯，此时轮胎经历向外形变→正常平衡→向内形变我们不就能增大轮胎形变阈值，挖掘更多的抓地力了吗？
如果我们仔细观察车载录像就会发现：车手们在直路上，往往不会贴着外侧白线行驶，而是在入弯前才开始拉角度攻弯。这就是上文理论的实际应用。下图（2021年巴林维斯塔潘杆位圈）很好的印证了这一点。（注意维斯塔潘车轮与左侧白线、路肩的距离变化）

车手为了更一步的挖掘抓地力极限，会尽可能的让轮胎形变过程趋于线性。让轮胎一步一步温和的形变，而不是大力出奇迹——车手在弯中的微小修正，实际上部分因素就是通过调整方向来控制轮胎形变。
我们在上图能看到，维斯塔潘在T1转T2的过程中，有明显的一次快速修正，这他认为当前弯速过快有打滑的风险，于是快速调整轮胎形变，重置滑移角＊，挖掘出了抓地力，稳住了出弯。
但是，如果我们看到，车手大幅度的修正，或在一个弯中多次修正，那么这就会极大的影响赛车速度——因为这时候，他们的修正目的不是控制轮胎形变，而是救车。这样的剧烈动作会瞬间打破原本的形变平衡，从而降低抓地力上限。（如勒克莱尔、诺里斯在本次上赛排位赛中，T14的挣扎出弯）这样的动作会对速度产生巨大的负面影响——对飞行圈来说就是致命的。
但如果想推极限，这样控制轮胎形变的技术是远远不够的。除了牢森会因为控不住轮胎而spin，围场上再也找不到第二这样的车手了。那么，我们还能怎么做呢？
PART2.轮胎滑移角
我们经常提到一个词：轮胎滑移。轮胎的滑移和打滑并不是一个概念。我们想象：赛车在转向过程中，同时因为惯性以及巨大的向前作用力（毕竟对于F1来说，即使是慢速弯也有接近100KPH的时速），轮胎指向的方向并不会与赛车实际运动的方向一致。赛车前进的方向和轮胎指向是方向的夹角通常被称之为“滑移角”（见图3）。其中，红线是赛车实际前进的方向，绿线是车手转向（车轮指向）的方向。

当然，图中是理想情况的滑移角。现实中的滑移角会更复杂。当赛车转向不足时，赛车前进的方向小于轮胎指向的方向，产生负滑移角。当赛车转向过度时，赛车前进的方向大于轮胎指向的方向，产生正滑移角。
滑移角的出现意味着，你已经打破了先前车轮形变的极限，但还没有打破轮胎抓地力的极限，车辆还保持着抓地过弯的状态。这是一种用尽轮胎抓地力时产生的现象。我们可以举一个常见的滑移角的例子——在TOP GEAR中，无论是stig测试新车，还是明星廉价车环节中，你总是能听到轮胎的嘶吼声，但却发现车轮并未打滑，这就是滑移角产生的声音。
（字数限制，楼下继续细讲）